淺談基于BIM技術(shù)的橋梁工程課程改革

摘 要：BIM作為土木工程建設(shè)中的一種逐漸應(yīng)用廣泛的建筑模型，應(yīng)將其引入橋梁工程的課程教學(xué)中，不僅可大大提高了教學(xué)水平和質(zhì)量，也可進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和實(shí)踐能力。本文主要圍繞BIM技術(shù)在當(dāng)前橋梁工程課程教學(xué)中的改革展開了詳細(xì)的討論。首先對(duì)BIM技術(shù)的概念進(jìn)行了簡明扼要的闡述，其次結(jié)合我國傳統(tǒng)橋梁工程教學(xué)現(xiàn)狀，對(duì)其中隱藏的問題進(jìn)行了具體化的分析，最后提出了基于BIM技術(shù)的橋梁工程課程改革措施，希望以此提升橋梁工程課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)出具有扎實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)的橋梁工程方向的人才。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；橋梁工程；教學(xué)改革

基金項(xiàng)目：本文得到了“2016年河南省普通高等學(xué)校專業(yè)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目”的資助。

橋梁工程建設(shè)作為我國工程建設(shè)領(lǐng)域的重要組成部分，它服務(wù)于國家經(jīng)濟(jì)和發(fā)展，同時(shí)也是加強(qiáng)國家穩(wěn)定和改善人們生活幸福感的重要保障。加強(qiáng)橋梁工程建設(shè)，不管是對(duì)于國家還是個(gè)人都有著重要的作用。基于此，幾乎各大高校均開設(shè)有橋梁工程課程，將橋梁工程作為一門土木工程學(xué)科的重要課程，意在從根本上加強(qiáng)橋梁工程人才的培養(yǎng)力度，為今后橋梁工程建設(shè)培養(yǎng)技術(shù)人才。如何緊跟時(shí)代步伐，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)提升橋梁工程課程教學(xué)的整體效果，成為了當(dāng)前橋梁工程教學(xué)改革的一項(xiàng)重要任務(wù)。

1 BIM技術(shù)的概述

BIM，又稱為建筑信息模型，它是指結(jié)合計(jì)算機(jī)等先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字化處理、模擬設(shè)計(jì)以及三維成像等多種智能化操作，最終將其直觀呈現(xiàn)給參建各方技術(shù)人員中的一種建筑輔助設(shè)計(jì)工具。它不僅有著很強(qiáng)的可視性和協(xié)調(diào)性，同時(shí)也有較高的虛擬性和優(yōu)化性，其技術(shù)的核心在于它可以通過對(duì)建筑前期、中期以及后期等相關(guān)建筑數(shù)據(jù)的計(jì)算、分析與處理，為其構(gòu)建出科學(xué)完善的建筑信息數(shù)據(jù)庫，從而在建設(shè)中各環(huán)節(jié)的實(shí)際操作中，參建各方借助該信息數(shù)據(jù)庫對(duì)建筑工程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化集成管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)建筑工程的高效監(jiān)督和管理。

BIM技術(shù)主要有以下兩個(gè)特征：第一，該技術(shù)并不是只針對(duì)某一個(gè)建筑環(huán)節(jié)來說的，它在建筑整個(gè)生命周期中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并且在建筑設(shè)計(jì)、整體建造、后期維修養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)也都起著重要的作用；第二則是BIM技術(shù)的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，利用BIM技術(shù)所構(gòu)建的信息數(shù)據(jù)庫并不是一成不變的，它是根據(jù)建造的實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行信息更新的，其數(shù)據(jù)信息也可以在短時(shí)間內(nèi)得到有效更新，可以為建筑施工提供實(shí)時(shí)性幫助。借助于BIM技術(shù)，不僅大大提升了建造的整體效率，節(jié)省了時(shí)間，同時(shí)也增強(qiáng)了建筑施工的安全性和可靠性，在提升建筑工程整體質(zhì)量和水平方面有著積極的作用。

2 傳統(tǒng)橋梁工程教學(xué)存在的問題

橋梁工程課程在我國土木工程大專業(yè)的教學(xué)建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用，加強(qiáng)其教學(xué)質(zhì)量、提高其教學(xué)水平，是當(dāng)前加強(qiáng)本科教學(xué)質(zhì)量的必然要求。但是目前在我國橋梁工程的整體教學(xué)中，部分學(xué)校并沒有意識(shí)到采用最新計(jì)算機(jī)技術(shù)提高教學(xué)效果的重要性，還是一味的采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)方法，使得當(dāng)下我國橋梁工程教學(xué)質(zhì)量并無明顯改觀，具體表現(xiàn)如下：

1）繪圖費(fèi)時(shí)費(fèi)力。眾所周知，橋梁建設(shè)是一個(gè)龐大且復(fù)雜的工程，它的前期工作較為繁瑣，也較為冗雜，因此需要專業(yè)人員的理論與實(shí)踐能力相互結(jié)合，才能保證橋梁建設(shè)的順利進(jìn)行。尤其在橋梁設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)對(duì)專業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)要求則更為嚴(yán)苛，它需要專業(yè)人員具有一定的空間想象力和實(shí)際操作能力，首先要對(duì)橋梁前期建設(shè)有一個(gè)大體的規(guī)劃，這時(shí)就少不了橋梁設(shè)計(jì)繪圖。繪圖和識(shí)圖是橋梁工程課堂的教學(xué)目標(biāo)之一，它需要學(xué)生通過手繪或者借助一些軟件技術(shù)，在圖紙上對(duì)橋梁進(jìn)行立體、平面、斷面等各結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁整體設(shè)計(jì)的全面性描述。但是由于繪圖設(shè)計(jì)大多采用平面圖形，為表示一個(gè)構(gòu)件需要多個(gè)平面圖形，因此它所消耗的時(shí)間較長，并且該設(shè)計(jì)圖的更改和優(yōu)化工作也難以快速進(jìn)行，從而會(huì)影響整個(gè)建筑周期的時(shí)間，導(dǎo)致建設(shè)進(jìn)程緩慢。

2）可視性較差。可視性較差是當(dāng)前橋梁工程教學(xué)普遍存在的一個(gè)問題。橋梁結(jié)構(gòu)為立體結(jié)構(gòu)，其學(xué)習(xí)不僅僅需要專業(yè)的理論知識(shí)作支撐，同時(shí)還需要一定的空間想象能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，因此橋梁工程教學(xué)除了要教給學(xué)生專業(yè)的理論知識(shí)之外，還要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與操作能力，只有促進(jìn)兩者的相互結(jié)合，才能為橋梁工程學(xué)習(xí)提供一定的幫助。但是在當(dāng)前橋梁工程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師往往只注重理論知識(shí)的講述，或者是在課堂上，只是單純的采用PPT等片面的教學(xué)手段來為學(xué)生講解，無法使學(xué)生充分了解橋梁結(jié)構(gòu)的每一個(gè)細(xì)節(jié)，并且僅靠學(xué)生現(xiàn)有的想象力無法對(duì)橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行感性認(rèn)識(shí)和描述。在實(shí)際應(yīng)用中，一旦橋梁設(shè)計(jì)圖出現(xiàn)更改，我們無法及時(shí)地在大腦中構(gòu)思出橋梁的構(gòu)造，影響整體的工程進(jìn)度。

3）適應(yīng)性差，跟不上時(shí)代步伐。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種現(xiàn)代化技術(shù)的不斷崛起，對(duì)橋梁工程的技術(shù)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。但就目前而言，很多學(xué)生的設(shè)計(jì)理念依然還停留在傳統(tǒng)的橋梁平面設(shè)計(jì)理念中，教師的知識(shí)無法得到及時(shí)更新。在實(shí)際工程中，橋梁設(shè)計(jì)的后期成果或者相關(guān)經(jīng)驗(yàn)無法在其他橋梁工程建設(shè)中起到指導(dǎo)性的作用，適應(yīng)性較差；其次便是隨著各種科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，BIM技術(shù)在橋梁工程建設(shè)中起到的作用愈發(fā)重要，必須培養(yǎng)滿足時(shí)代要求的橋梁技術(shù)人才。在教學(xué)工作中，BIM技術(shù)作為新技術(shù)，學(xué)生及教師對(duì)它的認(rèn)識(shí)和操作使用還不夠熟練，學(xué)校缺乏對(duì)未來人才的超前培養(yǎng)力度。

3 基于BIM技術(shù)下橋梁工程課程的改革

在現(xiàn)有橋梁工程課堂建設(shè)的基礎(chǔ)上，引入并進(jìn)一步加強(qiáng)BIM技術(shù)在橋梁工程課程中的應(yīng)用，并進(jìn)行一系列的改進(jìn)和完善，希望可以以此來促進(jìn)BIM技術(shù)和橋梁工程本科課程的有效結(jié)合，提高橋梁工程課程建設(shè)的時(shí)代感。

應(yīng)結(jié)合橋梁工程課程的教學(xué)的現(xiàn)狀，創(chuàng)新現(xiàn)有的教學(xué)形式，更改教學(xué)模式。作為教師，應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，接觸并學(xué)習(xí)BIM技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，不斷整合并且更新自身的專業(yè)知識(shí)，針對(duì)學(xué)生不便想象的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，制作基于BIM的視頻課件，便于在有限的課題時(shí)間內(nèi)，為學(xué)生提供更加直觀的橋梁結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部配筋認(rèn)識(shí)，便于學(xué)生快速認(rèn)識(shí)各配筋的作用，快速完成結(jié)構(gòu)計(jì)算，提高教學(xué)質(zhì)量。

在課堂中引進(jìn)BIM技術(shù)，可促進(jìn)理論與實(shí)踐的相互結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)及各個(gè)構(gòu)件內(nèi)配筋的感性認(rèn)識(shí)。運(yùn)用BIM技術(shù)，對(duì)橋梁工程設(shè)計(jì)進(jìn)行建模和表征，借助于三維成像，使學(xué)生可以更加直觀地理解橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則。同時(shí)，也便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、并共同討論解決問題的方法。

將BIM技術(shù)引入橋梁工程課堂教學(xué)，可激發(fā)部分計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)較好的同學(xué)深入了解并學(xué)習(xí)BIM技術(shù)，鼓勵(lì)他們?cè)谶@方面有所發(fā)展，使其熟練的掌握并且學(xué)會(huì)應(yīng)用BIM技術(shù)，除有助于順利完成本課程的學(xué)習(xí)及加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力外，可增強(qiáng)學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)競爭力，為其走上工作崗位后從事與BIM相關(guān)的工作打下基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

促進(jìn)本科課程教學(xué)的改革是當(dāng)前高校教學(xué)建設(shè)的重要任務(wù)，提高橋梁工程課程的教學(xué)質(zhì)量關(guān)系到未來我們國家土木工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與使用安全。由于受到傳統(tǒng)橋梁工程教學(xué)模式的影響和制約，導(dǎo)致我國現(xiàn)有的橋梁工程課程教學(xué)與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)相脫節(jié)。本文借助BIM技術(shù)的優(yōu)勢，將其合理的應(yīng)用到橋梁工程課程教學(xué)改革當(dāng)中，不僅可以有效改善橋梁工程教學(xué)效果，同時(shí)也能進(jìn)一步促進(jìn)高校教師和學(xué)生的全面發(fā)展。

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作者簡介

魏建東（1968-），男，漢，河南省新密市，教授，鄭州大學(xué) 橋梁工程。